无损检测技术在公路桥梁施工中的应用

摘 要：无损检测技术种类较多，分为声探、探地雷达、射线检测、光纤技术等多种。为更好展开研究，结合实际案例研究无损检测技术在公路桥梁施工中的运用，阐述该技术在路桥工程实际的运用。研究发现：无损检测技术在路桥施工中可以很好反映出施工的整体质量，为公路桥梁施工质量检测提供可靠的结论，提高路桥施工质量和效果。

关键词：无损检测；公路桥梁施工；探测；反馈

中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0089-03

0 引言

在公路桥梁施工中，无损检测技术作为一项系统、专业的检测技术，实用性非常强，可有效地操控施工质量，为后续施工奠定基础。在项目建设完工后，使用该技术进行检测，能够帮助技术人员了解路桥施工的质量情况。施工中对工程项目进行全面的检测，有助于降低路桥存在的危害性，保证路桥投入使用之后的可靠与稳定。

1 无损检测技术特点

1.1 技术原理

无损检测技术也被称为DNT，是以物理学为主的检测技术，不会对被检测的物体产生任何损坏。该检测技术具备专业化和标准化的特征，可以从微观上发现作业上的不足和优势，协助检测人员掌握被检测的物理性能和架构。技术人员根据检测结果可以对检测目标展开综合的点评，判断被检测构件的质量、原材料在结构中的使用情况，判断技术使用特征、具体位置等。

1.2 优势

该技术无破坏性，检测桥梁路基的时候本身的材料和结构的特性并不产生危害。传统检测技术存在 一定的破坏性，会影响到检测结构的构造。在检测中该技术还具备全过程、整体性等优势，比如全过程检测中可以发现结构的拉伸、弯折、缩小的问题，给技术人员提供可靠的参考方向。由于该技术比较专业，具体的使用过程中，需要注意技术人员的操作素养，且关注检测过程中可能存在的意外情况。

1.2.1 稳定性好

路桥检测比较繁琐，传统检测复杂且成本高、效率低下，人为作业有可能存在误差，导致质检不能得到保障。无损技术是使用最先进、最前沿的软件，可确保检测的精度，提高检测的稳定性。路桥质量检测中应用无损技术，提高了数据处理的方式，提升了数据分析的速度，减少了数据处理中存在的偏差。该检测并非单纯的技术，相反是现代科技系统的体现[1]。

1.2.2 效率高

无损检测技术不会影响到路桥施工的成品或者是耽误施工时间，相反可以很快完成。在现代检测技术支持下优化整个流程，可降低在数据处理上存在偏差的概率。高品质检测需要结合实际测定的目标合理选择技术，在不同技术之间进行互补。检测人员使用无损检测技术，需要认识到这个技术并不单一，而是根据工程实际情况合理选择的技术。完善的检测技术体系下可以确保得到的结果精准可靠，减少单一技术所存在的漏洞。

2 无损检测技术在公路桥梁施工中的应用要点

2.1 声探无损检测技术

超声波检测技术是诸多检测技术中的一种，超声波检测是根据声波频率达到检测目标，在路桥高质量检测中起到积极的效果。检测的时候通常会使用专业实验仪器设备发送超声波，若内部存在损害，就会反射超声波。该技术原理是通过材料内部声波的传播、反射规律来检测材料内部产生的缺陷与变化，实际运用过程中其灵敏度很高，传播过程会随着材料的物理状态。针对路桥实际情况，按照发射与接收换能器的相对高程可以将检测方法划分为3种，其中平测法和斜测法的使用比较广泛，扇形扫测法则比较少。

进场检测之前，调查收集路桥的桩基详细资料，如尺寸、标高和地质资料等，制定出对应的检测方案。根据预埋声测管数量判断检测剖面数量再编号，然后进行仪器设备的校准工作。

路桥的桩基施工质量很关键，在具体使用中对桩顶声测管外壁间距进行测量，检测声测的实际情况，对内灌溉清水的，确定超声波的发生与接收能量的位置。超声波的发射与接收换能器之间保持固定高差，且同步升降，可以实时显示信号的时程，读取峰值、周期值，显示频谱的曲线。在测定过程中，如果桩身出现质量缺陷可以进行再次检测。

2.2 探地雷达技术

探地雷达技术原理是利用高频电磁波，电磁波在介质中的传播，从入射到结构层分界面上的电磁波会产生反射再形成反射的波。雷达仪器接收到这个电磁波后，被结构层识别出来。在检测过程中，反射波越强越容易识别。比如路桥隧道施工中，可使用探地雷达检测实现对施工的检测。在隧道质量检测中，通常使用点采集的方式。这种方式可触发天线的控制开关，设备会自动而且连续地记录下对应的数据。在设置点的时候，点距范围为0.01～9.99 m，定位的误差在0.2%以内。

进行探测工程质量的时候参数选择十分关键，一般400 MHz频率以上的天线电锯为1～20 cm，可满足探测的精度。时窗选择取决于最大探测深度与介质中的电磁波传播的速度，隧道内介质主要是混凝土、岩石[2]。采集参数的间隔选择直接影响到最终的质量，如果规模比较小，选择间隔点太大，会产生削波动影响，可能会产生畸变。采样间隔小和采集数据效率低下，通常情况下天线的频率越高所选择的间距越小。叠加次数也会影响到波形的采集。隧道检测中探地雷达被电磁干扰的可能性比较小。

探地雷达检测中最关键技术是分辨率，这是分辨最小异常介质的能力。在探测中，探测深度也是重要的技术参数，需要根据路桥隧道现场的实际情况来选择探测深度，深度取决于工作频率、选择地层的衰减系数等。路桥现场采集的天线和参数选择好之后进行数据采集，需要做到天线中心与测线起点重合，起点的位置需要有明确的标记，和桩号之间的误差要小于测线长度的0.1%。采集过程时刻观察采集数据，发现失真和错乱后立即停止，查明原因以后再进行调整。随时做好记录，如工区、剖面号、桩号等。检测完毕后进行数据资料分析，交给专业人员进行判断，专业人员应该具备数据处理的经验[3]。

2.3 射线检测技术

射线探伤法是指将底片放置在混凝土构件之后，在底片位置发射X射线、伽马射线，发射之后会生成有孔洞的图片，在路桥施工中的使用，射线检测可探测到孔洞程度、断裂钢筋的位置，帮助技术人员在第一时间了解到路桥存在的损伤，为后续的修补和处理提供全面的数据参考。这种技术适合在路桥交通中，但需要考虑其影响。

该技术使用过程中，使用X、Y射线穿透需要被检测的目标建筑物结构，不会对建筑物的表面产生损伤，可获取到穿透物体之后的图像，可以直观的判断质量情况，技术人员可以了解到是否存在损伤个。在技术实现期间之内，需要确保探测的能源充足、射线发射程度足够强，获取高质量、可靠的效果，否则将会无法获取真实、清晰的图像，从而影响到整体的判断。比如常用Y射线测定路桥钢结构的时候，不同射线的能源、适宜程度十分关键，需要提前分析。射线也会危害到人体的健康，因此在使用之前需要进行隔离，做好妥善的防护工作。

2.4 光纤传感检测技术

该技术是指光纤传感检测技术，工作原理是利用部分物理能量敏感物来进行检测，将外部物理能量和数据信号进行结合实现转化的目标。该技术在不同领域内都得到广泛的运用，将该技术使用路桥施工中，可高效进行路面和桥梁的检验工作，比如检验路桥工程的应转性、钢缆索等。光纤本身就灵巧并且轻便，也不会轻易受到外界各种要素的影响，甚至可以承担高压等环境，因此这一项技术十分先进可靠。

3 无损检测技术在公路桥梁施工中的应用案例

3.1 工程概况

为评估地质雷达和多波束检测路桥下部结构的实际效果，展开了本次测验。该测验位于某大桥，该大桥跨越沱江，桥梁全长为330 m，桥面宽度为12.5 m。桥梁为圬工拱桥，桥跨为（1×6+11×25+1×6）m，横向布置为2.5 m的护栏+7.5 m行车道+2.5 m人行道的护栏和人行道。路桥施工时候桥面使用全部的沥青混凝土材料。该桥是当地的主要交通干线，桥梁位于沱江上游，地形比较复杂，侵蚀也比较严重，为剥蚀丘陵地形和侵蚀堆积河谷地形，桥梁所在位置河床宽300 m。

3.2 无损检测过程

本次案例使用雷达检测技术+多波束声呐检测。

3.2.1 雷达检测

本次测量使用瑞典RAMAC/GPR探地雷达设备，具体使用雷达设备型号可以根据工程实际情况来选择。选择100 MHz屏蔽天线、GV采集系统。进行检测作业的时候，河床最大水深为5 m。开展检测之前检测单位使用传统探杆来进行实验。这种方式可确定检测的天线，获得检测所需要的相关参数，同时该技术也可以验证检测方式的精准和可靠。

经过试验分析，选择100 MHz屏蔽天线检测桥梁，实窗23 ns，采样点数位450，根据测定参数和当地实际情况选择一次叠加，频率为19 817 MHz。布置方式是桥梁的上下游各自一条线，点距为0.5 m，天线距离固定，为0.1 m，根据所在地的情况，天线放置在船等设备上，匀速通过河床，通过剖面法来进行检测。

3.2.2 多波束声呐检测

选择高分辨率浅水多波束声呐探测头SONIC2020，再配合对应的传感器、RTK、声速探头、采集软件等。目前市场上可用的数据采集软件比较多，比如海测大师。采集出来的使用后期软件来进行处理，处理的目标是消除定位设备和多波束设备因为安装不一致所存在的偏差，减少由于多波束安装不重合从而出现的水深点位置的偏差。

数据传输延迟极有可能导致数据错位，这种情况下检测可能会出现水深点错误、水深值的偏差等[4]。借助后续处理技术，可以让地貌图像更清晰、真实，可以生成不同坐标系下的三维点云，生成视频或数据等提供给人们参考。多波束三维声呐成像原理如图1所示。

3.3 检测结果分析

根据雷达测试，在100MHz天线时间剖面上能够清晰地分辨出桥底的实际情况，获得反射波同相轴和河床沉积层、河床基岩之间的反射图像。如本次测定可发现河床断面起伏波动很大，河中的桥梁基础局部的冲刷十分明显。

根据多波束探测显示，绘制出桥梁所在地的三维地形图，可得到桥墩实际情况。在生成水下桥梁三维显示图中，多波束测量数据处理完毕后，在同一个平面坐标系中获得水下地形图的投影，再使用Map GIS 软件能够获得桥梁监测点的水深坐标。为确保水下测量结果的直观与可靠，获得三维图的前提需要有序数值列阵来描述水下的高程。这种情况下可以利用离散数据网络化模式构建桥墩图形、地形图。

Surfer软件能够构建中小离散的数据网络，技术人员在这种设计可以进行数据高效处理。为确保数据密度、数据分布可靠、合理，可使用克丽金插值法来进行加权计算，帮助勘测单位获得更全面、更完整的空间数据。具体的计算中，根据距离变量来设置对应的变差，将其转化成为甲加权差值，再计划所需要的权值，后续对水下测量得到的数据进行空间拟合。差值计算完毕之后，基于离散数据网格，输出GRD规格网图即可。为确保三维显示图的真实与高效率，可以利用 Map GIS生成水下地貌，再结合DTM分析等深线，再生成一定比例的三维显示图。经过处理后，将地形图放置在 Surfer 之内，可以得到最终桥墩的水下测量三维图。

如本项目的测定中发现，桥墩附近的河床存在局部冲刷严重的情况。在桥墩的附近，基础周围形成了圆形的冲刷坑，冲刷坑的半径为3.5 m。且本次测定发现，河床冲刷坑的最大深度竟然达到1.6 m，冲刷坑的面积达到5.6 m2，根据出现的情况分析可发生这种情况的原因。比如河床的桥墩变化原因是河床遭受自然演变、冲刷所导致的。本次检验中桥墩位置的局部虫害严重，表现在冲刷线与河床相比，冲刷线更低，下游和上游相比，下游的冲刷深度更低。

该技术在水下测量可以取得很好的效果，在三维成像、扫测方面有很显著的优势，可以得到水下河床冲刷的实际情况，为桥梁施工安全提供可靠保证。在实际运用中，需要根据实际情况选择对应的无损检测技术。根据现场出现的实际情况，选择可靠的测量技术，从而确保测量的精度。

4 结束语

在路桥施工中，涉及的无损检测技术种类比较多，本文对无损检测技术进行分别说明，阐述在路桥施工中该技术的实际运用，介绍各相关技术的使用。本文结合实际案例展开分析，讨论将雷达与多波束技术结合起来，对路桥进行无损检测，获得桥墩真实情况。无损检测技术在路桥中的使用，可以为施工、运维管理提供可靠参考，确保技术的有效利用。

参考文献

[1] 许伟峰.基于超声波无损技术的公路桥钢混结构质量检测[J].中国公路，2022（7）：102-103.

[2] 龙列飞.基于超声波技术的公路桥钢混结构质量无损检测方法[J].西部交通科技，2023（9）：134-137.

[3] 肖昌瑜，林强俊.道路桥梁检测中的无损检测技术及其应用简述[J].现代交通与路桥建设，2023，2（1）67-69.

[4] 杨李.道路桥梁检测中的无损检测技术及其应用简述[J].现代交通与路桥建设，2023，2（4）：213-214.